(57)【要約】【課題】  既存の分布型圧力センサにより得られた計測対象物と押圧部との圧力分布の情報を基に、計測対象物の特性を測定可能な計測システムを提供する。【解決手段】  計測システム１００は、押圧部１０に所定押圧により計測対象物３０を接触させる際に、前記計測対象物３０と前記押圧部１０との間に発生する圧力に対応する信号を測定する圧力センサ２０と、前記圧力センサ２０から出力された前記信号に基づき前記計測対象物３０の前記押圧部１０に対する圧力分布を取得する制御装置１６とを備え、前記制御装置１６は、前記計測対象物３０の前記押圧部１０への接触開始時点から複数の異なる経過時における前記圧力分布を測定して、前記経過時に対応する各圧力分布からなる圧力分布群を取得する一方、前記圧力分布群に基づき前記計測対象物３０の特性を測定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象物を押圧部に所定押圧により接触する際に、前記計測対象物と前記押圧部との間に発生する圧力に対応する信号を測定すると共に、
前記計測対象物の前記押圧部への接触開始時点から複数の異なる経過時における前記信号に基づく前記計測対象物の前記押圧部に対する圧力分布を測定し、
前記経過時に対応する各圧力分布からなる圧力分布群として取得し、前記圧力分布群に基づき前記計測対象物の特性を測定する計測方法。
【請求項２】
前記計測対象物の特性は、前記計測対象物の形状または力学性質であり、前記力学性質には、前記計測対象物の弾性または粘弾性が含まれる請求項１に記載の計測方法。
【請求項３】
押圧部を有し、前記押圧部に計測対象物が押圧されると、前記計測対象物と前記押圧部との間に発生する圧力に対応する信号を出力する圧力センサと、
前記信号に基づき前記計測対象物の前記押圧部に対する圧力分布を取得する制御装置と、を備え、
前記制御装置が、前記計測対象物の前記押圧部への接触開始時点から複数の異なる経過時における前記圧力分布を取得し、前記経過時に対応する各圧力分布からなる圧力分布群を取得して、
前記圧力分布群に基づき前記計測対象物の特性を測定するように構成された計測システム。
【請求項４】
前記圧力センサを装着すると共に、前記計測対象物を前記圧力センサに当接可能なように把持する把持装置を備え、
前記制御装置から出力される指示に基づき前記計測対象物を前記把持装置により把持する際に、前記計測対象物の特性に応じて前記把持装置の前記計測対象物に対する把持形態または把持力が可変するように請求項３に記載の計測システムが構成された把持装置制御システム。
【請求項５】
前記把持装置がロボットハンドである請求項４に記載の把持装置制御システム。
【請求項６】
前記計測対象物の特性は、前記計測対象物の形状または力学性質であり、前記力学性質には、前記計測対象物の弾性または粘弾性が含まれる請求項３に記載の計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測システムおよび計測方法並びに把持装置制御システムに関し、特に圧力センサにより計測対象物の特性を測定可能な計測システムおよび計測方法並びに把持装置制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
計測対象物をハンドリング可能なロボットハンドシステム用の圧力センサが開発されている。
【０００３】
例えば、基材シートに平行に配置した行電極と、この基材シートに糸巻き形態に配置された列電極とを、感圧抵抗素材を介在して重ねた感圧シートセンサが、ロボットの関節ユニットの圧力分布を測定する触覚センサとして開発されている（第１の従来例としての特許文献１参照）。
【０００４】
これにより、所定幅をカバーする触覚センサの電極構造において出力信号端子の数を減少できて演算処理の負担が軽減する。
【０００５】
一方、触覚センサの応用手法の一つとして、触覚センサ自体を動かすことにより計測対象物に関する多くの情報を得るというアクティブセンシングの考え方が提案されている。そして、このようなアクティブセンシングの概念を取り入れ、接触圧力データの他、触覚センサにより計測対象物の特性を測定する試みが検討されつつある。
【０００６】
例えば、計測対象物の表面に沿った方向の応力と歪みの成分を測定する触覚センサが提案されている（第２の従来例としての特許文献２参照）。
【０００７】
これにより、触覚センサに計測対象物を押し当てた瞬間にその摩擦係数を検出できる。
【０００８】
また、圧電素子と、所定周波数により発振する振動子とを、絶縁部材を介した積層構造で一体接合したうえで、圧電素子の両端の電極に出力信号を取り出す手段を配置した触覚センサも提案されている（第３の従来例としての特許文献３参照）。
【０００９】
これにより、触覚センサを計測対象物に押し当てた際の圧覚の検出と計測対象物の表面をすべらせた際のすべり覚の検出とを同時に行うことができる。
【特許文献１】特開２００１−２８７１８９号公報
【特許文献２】特開２００１−２１４８２号公報
【特許文献３】特開２００２−３１５７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
第２の従来例および第３の従来例においては、確かに摩擦係数（第２の従来例）やすべり覚（第３の従来例）といった計測対象物の特性を測定することが意図されているものの、これらの従来例に記載のセンサは、上記の特性測定にマッチングするように構成された専用品であって汎用性に乏しい。
【００１１】
なお、第１の従来例においては、圧力分布を測定する感圧シートセンサの省線化が開示されているに過ぎず、ここには、センサにより計測対象物の特性を積極的に取得することは想定されていない。
【００１２】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、既存の分布型圧力センサにより得られた計測対象物と押圧部との圧力分布の情報を基に、計測対象物の特性を測定可能な計測システムおよび計測方法を提供することを目的の一つとする。
【００１３】
また、圧力センサを装着して、その押圧部を介して計測対象物を把持する把持装置（例えば、ロボットハンド）に使用され、この把持装置の計測対象物に対する把持形態または把持力が可変するように上記の計測システムが構成された把持装置制御システムを提供することも目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る計測方法は、計測対象物を押圧部に所定押圧により接触する際に、前記計測対象物と前記押圧部との間に発生する圧力に対応する信号を測定すると共に、前記計測対象物の前記押圧部への接触開始時点から複数の異なる経過時における前記信号に基づく前記計測対象物の前記押圧部に対する圧力分布を測定し、前記経過時に対応する各圧力分布からなる圧力分布群として取得し、前記圧力分布群に基づき前記計測対象物の特性を測定するものである。
【００１５】
これにより、圧力センサの押圧部と計測対象物との接触過程における両者間の圧力分布を高速計測することにより、既存の分布型圧力センサにより得られた計測対象物と押圧部との圧力分布の情報を基に、計測対象物の特性を測定することができる。
【００１６】
前記計測対象物の特性は、例えば、前記計測対象物の形状または力学性質である。
【００１７】
前記力学性質には、前記計測対象物の弾性または粘弾性が含まれる。
【００１８】
本発明に係る計測システムは、押圧部を有し、前記押圧部に計測対象物が押圧されると、前記計測対象物と前記押圧部との間に発生する圧力に対応する信号を出力する圧力センサと、前記信号に基づき前記計測対象物の前記押圧部に対する圧力分布を取得する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記計測対象物の前記押圧部への接触開始時点から複数の異なる経過時における前記圧力分布を取得して、前記経過時に対応する各圧力分布からなる圧力分布群を取得し、前記圧力分布群に基づき前記計測対象物の特性を測定するものである。
【００１９】
これにより、圧力センサの押圧部と計測対象物との接触過程における両者間の圧力分布を高速計測することにより、既存の分布型圧力センサにより得られた計測対象物と押圧部との圧力分布の情報を基に、計測対象物の特性を測定することができる。
【００２０】
ここで、前記圧力センサの応用例として、前記圧力センサを装着すると共に、前記計測対象物を前記圧力センサに当接可能なように把持する把持装置を備え、前記制御装置から出力される指示に基づき前記計測対象物を前記把持装置により把持する際に、前記計測対象物の特性に応じて前記把持装置の前記計測対象物に対する把持形態または把持力が可変するように前記計測システムが構成された把持装置制御システムがある。
【００２１】
これにより、計測対象物の把持途中で得られる計測対象物と押圧部との間の圧力分布の情報に基づき計測対象物の特性を求め、この特性に応じて把持装置の計測対象物に対する把持形態または把持力が実時間に可変し得る。
【００２２】
ここで、前記把持装置の一例は、ロボットハンドである。
【００２３】
前記計測対象物の特性は、例えば、前記計測対象物の形状または力学性質である。
【００２４】
前記力学性質には、前記計測対象物の弾性または粘弾性が含まれる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、既存の分布型圧力センサにより得られた計測対象物と押圧部との圧力分布の情報を基に、計測対象物の特性を測定可能な計測システムおよび計測方法が得られる。
【００２６】
また、本発明によれば、圧力センサを装着して、押圧部を介して計測対象物を把持する把持装置（例えば、ロボットハンド）に使用され、この把持装置の計測対象物に対する把持形態または把持力が可変するように上記の計測システムが構成された把持装置制御システムが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本最良の形態の特徴は、圧力センサの押圧部と計測対象物との接触過程における両者間の圧力分布を高速計測することにより、既存の分布型圧力センサにより得られた計測対象物と押圧部との圧力分布の情報を基に、計測対象物の特性（例えば、形状や粘弾性）を測定することにある。
【００２８】
以下、図面を参照しながら、既存の分布型圧力センサの構成の一例を述べたうえで、この実施の形態の特徴である、押圧部と計測対象物との間の圧力分布の高速計測に基づく計測対象物の特性測定動作を説明する。
【００２９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る圧力センサ計測システムの構成を示したブロック図である。
【００３０】
圧力センサ計測システム１００は主として、面状（２次元）に圧力分布を測定可能なように、互いに交差する複数本の行ストライプ電極１８と複数本の列ストライプ電極１９とを、マトリクス状に配置した分布型圧力センサ２０と、行ストライプ電極１８に電圧を印加することにより感圧導電性ゴム１２を流れる電流を、列ストライプ電極１９（基準電圧を印加）で受け取って、この電流を電圧として出力する圧力センサ計測制御装置１６と、この圧力センサ計測制御装置１６に接続して圧力センサ計測制御装置１６に対して圧力センサ２０の計測点を指定すると共に、圧力センサ計測制御装置１６により出力された電圧に基づき圧力分布を算出する計測システム制御装置１７と、によって構成されている。
【００３１】
なお、計測システム制御装置１７は、後ほど説明する複数の圧力分布からなる圧力分布群に基づいて計測対象物の特性（計測対象物の形状や力学性質）を演算するように動作する情報処理装置としての機能を兼ね備えている。
【００３２】
また、圧力センサ計測制御装置１６の内部には、行ストライプ電極１８に電圧を印加する行電極ドライバ１４と、列ストライプ電極１９の電圧を一定に保つための列電極ドライバ１５と、これらの行・列電極ドライバ１４、１５および計測システム制御装置１７に接続すると共に、行・列ストライプ電極１８、１９の間の電圧差により行・列ストライプ電極１８、１９を流れる電流を検知した後、この電流を電圧に変換して計測システム制御装置１７に向けて出力する制御回路２２と、が内蔵されている。
【００３３】
図１から理解されるとおり、圧力センサ２０は４層構造を有している。そして、その第１の層は、粘弾性体からなる柔軟な平面状のシリコンスポンジ１０であり、その第２の層は、列ストライプ電極１９を形成した第１の電極シート１１（ポリイミド基材に銅線電極を配置）であり、その第４の層は、行ストライプ電極１８を形成した第２の電極シート１３（ポリイミド基材に銅線電極を配置）である。また、その第３の層は、第１および第２の電極シート１１、１３の間に挟まれ、圧縮状態に応じて抵抗値を可変する平面状の感圧導電性ゴム１２（イナバゴム（株）製）である。
【００３４】
こうして圧力センサ２０の圧力検出部２１は、第１および第２の電極シート１１、１２と感圧導電性ゴム１２と、によって構成される。なお、これらの部材１１、１２、１３はいずれも可とう性部材である。
【００３５】
また、シリコンスポンジ１０は、後ほど説明する所定押圧により計測対象物を押し付ける押圧部に相当し、その主な物性として、見掛け密度が０．２２ｇ／ｃｍ2であり、２５％圧縮荷重が０．０２ＭＰａであり、５０％圧縮荷重が０．０７Ｍｐａである。また、そのサイズは、１００×１００×５ｍｍである。
【００３６】
シリコンスポンジ１０が粘弾性体により構成されかつ圧力検出部２１が可とう性部材により構成されているため、計測対象物をシリコンスポンジ１０に押圧した際にシリコンスポンジ１０と圧力検出部２１とが押圧力に応じて適切に変形して、これにより、計測対象物とシリコンスポンジ１０との間に発生する圧力分布を正確に圧力検出部２１により測定し得る。
【００３７】
勿論、この圧力センサ２０を構成する部材の材質や形状は、これに限られるものではなく、センサ表面が柔軟であってその下部で圧力分布を計測可能なものやセンサ全体が柔軟に構成されたものであれば、他の材質や形状であっても構わない。
【００３８】
なお図１では、６４本（１．５ｍｍピッチ）の行ストライプ電極１８（ｉ＝１〜６４）と６４本（１．５ｍｍピッチ）の列ストライプ電極１９（ｊ＝１〜６４）が例示されており、この場合にはトータルの計測点は６４×６４点である。
【００３９】
この圧力センサ２０において、所定列の列ストライプ電極１９（ｊ）と所定行の行ストライプ電極１８（ｉ）との交点（ｉ、ｊ）に相当する領域に圧力が加えられると、感圧導電性ゴム１２が圧縮作用を受けることにより交点（ｉ、ｊ）に相当する領域の抵抗値が変化する。よって、この状態において、列ストライプ電極１９（ｊ）と行ストライプ電極１８（ｉ）との間に所定の電圧差が印加されれば、上記の感圧導電性ゴム１２を流れる電流は、交点（ｉ、ｊ）の圧力に関連する抵抗値に応じて変化することになる。すなわち、両電極１９（ｊ）、１８（ｉ）の間を流れる電流が圧力に対応する信号として得られ、この電流を所定の処理を行うことにより、交点（ｉ、ｊ）に対応する圧力の情報が得られることになる（正確には電流を圧力センサ計測制御装置１６により電圧に変換した後、この電圧を計測システム制御装置１７が圧力に換算することになる。）。
【００４０】
次に、図１を参照して圧力センサ２０による圧力分布測定の動作を説明する。
【００４１】
最初に、行電極ドライバ１４によって第１行目の行ストライプ電極１８（ｉ＝１）に所定の電圧（例えば５Ｖ）が印加される。そして、この行ストライプ電極１８（ｉ＝１）に電圧が印加される間に、列電極ドライバ１５により基準電圧（例えば５Ｖ）に保たれた第１列目の列ストライプ電極１９（ｊ＝１）から最終列目の列ストライプ電極１９（ｊ＝６４）まで順次、列ストライプ電極１９（ｊ＝１〜６４）に流れ込む電流を測定でき、その結果、行ストライプ電極１８（ｉ＝１）と列ストライプ電極（ｊ＝１〜６４）との間の６４点の交点（ｉ＝１、ｊ＝１〜６４）に対応する行ストライプ電極１８（ｉ＝１）のラインに沿った圧力分布が得られる。
【００４２】
そして順次、第２行目〜最終行目の行ストライプ電極（ｉ＝２〜６４）についても、上記と同様の動作により行ストライプ電極１８（ｉ＝２〜６４）のラインに沿った圧力分布が得られる。
【００４３】
こうして、全ての行ストライプ電極（ｉ＝１〜６４）と全ての列ストライプ電極（ｊ＝１〜６４）との間の交点（ｉ＝１〜６４、ｊ＝１〜６４）について圧力が測定され、６４×６４点の圧力データからなる１フィールドの圧力分布が得られる。
【００４４】
次に、本実施の形態の要旨としての計測対象物の特性測定動作を、図２を参照して詳しく説明する。
【００４５】
図２は、分布型圧力サンサによる計測対象物の特性の測定手法を説明した図である。
【００４６】
まず、図２のうちの左部分（圧力センサ２０の断面図）に示すように、柔軟なシリコンスポンジ１０の表面を上にして圧力センサ２０が水平に置かれている。次に、計測対象物３０（ここでは、剛球）がシリコンスポンジ１０の表面に接触する位置に設置される。
【００４７】
この状態において、シリコンスポンジ１０（押圧部）の表面に対して垂直方向に計測対象物３０が所定の押圧により押し付けられると、計測対象物３０が、シリコンスポンジ１０の断面を変形させながらその表面から内側に進行（陥没）する。
【００４８】
計測対象物３０のシリコンスポンジ１０への接触開始時点から所定時間を経過した際に、計測対象物３０のシリコンスポンジ１０に対する押圧力は、シリコンスポンジ１０を介して圧力検出部２１に伝播して、計測対象物３０とシリコンスポンジ１０との間の押圧力の分布が、マトリクス状に配置した上記交点（ｉ＝１〜６４、ｊ＝１〜６４）を含む圧力検出部２１の領域内において面状の圧力分布として検出される。
【００４９】
ここで、図２のうちの中央部分（圧力分布図）によれば、シリコンスポンジ１０の内側に計測対象物３０が最も進行した領域は最大圧力（濃淡度合いにより圧力の変化を図示しており、黒色の部分が最大圧力に相当する。）を示し、この部分を中心にしてこの中心部から離れるに従って圧力が減少することが分かる。
【００５０】
すなわち、計測対象物３０のシリコンスポンジ１０への内部進行の様子（図２のうちの左部分）と時系列で測定した複数の圧力分布図（図２のうちの中央部分）との対比から理解されるとおり、計測対象物３０のシリコンスポンジ１０に対する進行速度に応じて計測対象物３０とシリコンスポンジ１０との間の圧力分布を高速に計測可能であれば、計測対象物３０とシリコンスポンジ１０と間の接触過程における両者間の多数の圧力分布が、接触初期分布（図２の圧力分布のうちの最上段のもの）から所定時間を経過した分布に亘って得られる。そして、計測対象物３０の形状や特性（弾性）に応じて計測対象物３０のシリコンスポンジ１０に対する進行量は時々刻々と変化して、この進行量の変化に連動して計測対象物３０とシリコンスポンジ１０との間の圧力分布も影響される。
【００５１】
よって、こうした圧力分布を時系列で測定して得た複数の圧力分布からなる圧力分布群に基づき計測対象物３０の特性（形状や力学性質）が実時間で認識可能になる。
【００５２】
より具体的には、計測システム制御装置１７（図１参照）が、計測対象物３０のシリコンスポンジ１０への接触開始時点から複数の異なる経過時において、上記の圧力分布を高速に測定して（即ち、６４交点の圧力データにより得られる１フィールド毎の圧力分布を高速に繰り返し測定される。）、これらの経過時に対応する各圧力分布からなる圧力分布群を取得する一方、こうして得られた圧力分布群のデータを適宜の情報処理することにより、この圧力分布群に基づき計測対象物３０の特性を測定することが可能になる。
【００５３】
なお、計測対象物３０の力学性質としては、例えば、計測対象物３０の弾性や粘弾性が含まれる。
【００５４】
以上に説明した圧力センサ計測システム１００によれば、既存の分布型圧力センサ２０により得られた計測対象物と押圧部との圧力分布の情報を基にして、計測対象物３０の特性（形状や力学性質）を簡便かつ確実に測定することができる。
【００５５】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２では、実施の形態１において説明した圧力センサの応用例として、ロボットにこの圧力センサを装着した例を述べる。
【００５６】
計測対象物の特性（形状や力学性質）を測定することが可能な圧力センサをロボットの触覚センサとして適用（例えば、ロボットハンドの把持部分に圧力センサを装着）すれば、ロボットが、計測対象物に接触した際に瞬時に、計測対象物の特性を得ることができ、その情報を基に従来発揮し得なかった器用なロボット動作が実現可能になり、ひいてはロボットの高付加価値化に繋がる。
【００５７】
例えば、生産ラインで稼働するロボットハンドでは、従来、予め定まった仕様の部品のみをハンドリングするものであったが、こうした触覚センサをマニピュレーションロボットに装着することにより、多種多様な部品のハンドリングを行い得るマニピュレーションロボットが開発可能であると期待されている。
【００５８】
図３は、触覚センサを装着したロボットハンド制御システムの概容を示すブロック図である。
【００５９】
ロボットハンド制御システム１１０は、触覚（圧力）センサ２０（図１参照）を装着したロボットハンド３５と、実施の形態１で説明した圧力センサ計測制御装置１６の動作と同様にして触覚センサ２０に対して所定の電圧を印加しかつそこから出力される電流を受け取るように制御する触覚センサ計測制御装置１６と、実施の形態１で説明した計測システム制御装置１７の動作と同様にして触覚センサ計測制御装置１６に対して計測点を指定しかつ触覚センサ計測制御装置１６から出力される電圧を受け取って圧力分布を測定する計測システム制御装置１７と、ロボットハンド３５にロボットハンド３５の動作を制御するための制御データを出力するロボットハンド制御装置４０と、によって構成されている。
【００６０】
なお、計測システム制御装置１７は、実施の形態１と同様に、複数の圧力分布からなる圧力分布群に基づいて計測対象物の特性（計測対象物の形状や力学性質）を演算するように動作する情報処理装置としての機能を兼ね備えている。
【００６１】
加えて、計測システム制御装置１７は、ロボットハンド３５に作用する計測対象物の形状や力学性質から算出したロボットハンド３５の把持動作に適した指令値（指示）を、ロボットハンド制御装置４０に送信するように構成されている。
【００６２】
ここで、図４は、ロボットハンド３５に触覚センサ２０を装着して、この触覚センサ２０により得られる圧力分布の情報の基にロボットハンド３５の把持形態および把持力を可変する事例を説明する図である。
【００６３】
ロボットハンド３５の一例は、図４に示すように、ロボットハンドの基部３２と、このロボットハンドの基部３２から計測対象物３０を挟み込む領域に相当する間隔分を隔てて、互いに並んで延びる棒状の一対の指ハンド３１（把持装置）と、これらの指ハンド３１の軸方向略中央に配置され、指ハンド３１を略半分に分割して指ハンドを折り曲げ可能に構成する指ハンド関節部３３と、指ハンド３１の内側（計測対象物３０との接触領域）に配置された触覚センサ２０と、  によって構成されている。
【００６４】
図４（ａ）に示すように、ロボットハンドの基部３２の近傍の一対の指ハンド３１の基端部分（指ハンド関節部３３を境にしてロボットハンドの基部３２に近い側の指ハンド３１の部分）によって計測対象物３０を挟んで保持した形態で、仮に計測対象物３０が柔らかい弾性体であって、単純に指ハンド３１の基端部分によってこの計測対象物３０を挟み込むだけでは計測対象物３０の保持が困難である場合、ロボットハンド制御装置４０（図３参照）は、触覚センサ２０を介して計測対象物３０の特性（形状や弾性）を即座に認識したうえで、図４（ｂ）に示すように、指ハンド３１の先端部分（指ハンド関節部３３を境にしてロボットハンドの基部３２に遠い側の指ハンド３１の部分）を折り曲げて、指ハンド３１により計測対象物３０を包み込みつつその把持力を調整して、計測対象物３０を確実に保持可能なようにロボットハンド３５を制御する。
【００６５】
すなわち、計測対象物３０を指ハンド３１により把持する際に、計測対象物３０の把持途中で得られる計測対象物３０と押圧部１０との間の圧力分布の情報に基づき計測対象物３０の特性を求め、この特性に応じて指ハンド３１の計測対象物３０に対する把持形態または把持力が実時間に可変するように、ロボットハンド制御装置４０はロボットハンド３５を動作し得る。
【００６６】
なおここまで、実施の形態１で説明した触覚センサを、生産ラインにおけるロボットハンドの把持形態や把持力を可変させる制御装置に適用する事例を述べたが、この触覚センサの応用例はこれに限るものではなく、例えば、家庭用として想定されるロボットの把持部位や人工スキンに触覚センサを配置しても良い。そうすると、家庭用ロボットが未知の物体の特性を確実かつ高速に認識して、これにより、ロボットと人間との共生がより快適に実現できるものと期待される。
【実施例】
【００６７】
以下に、分布型圧力（触覚）センサ２０によって計測対象物の特性が得られることを検証した実験結果を述べる。
【００６８】
（１）計測対象物の形状測定例
最初に、本実施の形態の圧力センサ計測システム１００による計測対象物の形状を測定した事例を説明する。
【００６９】
図５は、棒材の形状を圧力センサにより測定するための計測実験装置の概略を示した図であり、図中の圧力センサの構成は、図１に示したものと同じである。
【００７０】
図６は、各種の断面形状を有する棒材について圧力センサにより得られた圧力値を統計処理したヒストグラムを示した図である。
【００７１】
計測実験装置５０の構成については、図５から理解されるとおり、Ｌ型の測定台５１の平板部５１Ｓに圧力センサ２０を水平に載せ、この平板部５１Ｓから垂直方向に延びる支持部５１ｔに押し付け部材５２が垂直方向に移動可能なように支持されている。
【００７２】
そして、押し付け部材５２と圧力センサ２０のシリコンスポンジ１０との間に計測対象物としての剛性の棒材５３の側面がシリコンスポンジ１０に当接するようにして挟まれて、これにより垂直方向に移動する押し付け部材５２を介して棒材５３をシリコンスポンジ１０に対し押圧することが可能になる。
【００７３】
計測対象の棒材５３の具体形状としては、直径１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍおよび３０ｍｍの円形断面からなる５種類の丸棒と、一辺１０ｍｍおよび２０ｍｍの正方形断面からなる２種類の角棒とが用意されている。なお、各棒材５３の長さは３０ｍｍである。
【００７４】
但し、図５に示すように、１０ｍｍおよび２０ｍｍの辺の角棒（２種類）の側面をシリコンスポンジ１０の主面に沿って平行に押し当てた状態と、その平行状態から２０ｍｍの辺の角棒（１種類のみ）を約４５度回転させ、その角部をシリコンスポンジ１０の主面に押し当てた状態とにおいて、圧力センサ２０により圧力分布測定が実行される。
【００７５】
このため、実験条件としては、直径１０ｍｍの丸棒の側面押し当て条件（図６中に丸＿１０と図示）、直径１５ｍｍの丸棒の側面押し当て条件（丸＿１５と図示）、直径２０ｍｍの丸棒の側面押し当て条件（丸＿２０と図示）、直径２５ｍｍの丸棒の側面押し当て条件（丸＿２５ｍｍと図示）、直径３０ｍｍの丸棒の側面押し当て条件（丸＿３０と図示）、一辺１０ｍｍの角棒の側面押し当て条件（角＿１０と図示）、一辺２０ｍｍの角棒の側面押し当て条件（角＿２０と図示）、一辺２０ｍｍの角棒の角部押し当て条件（角＿４５度と図示）があり、トータルの実験条件数は８通りになる。
【００７６】
こうして、上記の各実験条件において押し付け部材５２を介して各棒材５３に対し垂直方向に１８Ｎの力が加えられと、棒材５３が、シリコンスポンジ１０の断面を変形させながらその表面から内側に進行（陥没）する。
【００７７】
各実験条件おいて時系列で得られた多数の圧力分布からなる圧力分布群の中から、圧力を検出した点が約１５０点（この点数は、例えば直径３０ｍｍの丸棒であれば、最終的に得られる点数の約７割相当のポイントであり、接触開始時から４５ｍｓｅｃ経過した時点に対応するものである。）となった際の圧力分布を選別して上記の実験条件毎に比較した。
【００７８】
なおここでは、各実験条件の圧力分布結果の異同を分かり易く比較するため、各計測点の圧力値を、区分Ａ：０．００〜０．０４Ｎ、区分Ｂ：０．０４Ｎ〜０．１０Ｎ、区分Ｃ：０．１０Ｎ〜０．１６Ｎ、区分Ｄ：０．１６Ｎ〜０．２２Ｎ、区分Ｅ：０．２２Ｎ〜０．２６Ｎの５つの区分に分けて、その区分毎の計測点数の割合をヒストグラムとして図６に図示している。
【００７９】
図６によると、実験対象の棒材５３の断面形状に依存してヒストグラムの構成に明らかな相違点が確認された。
【００８０】
例えば、圧力値の高い区分Ｅの割合から理解されるとおり、シリコンスポンジ１０に対し角棒の辺を４５度にしてその角部を押し当てたもの（角＿４５度）が、区分Ｅの割合として最大値を示しており、丸棒の直径が５ｍｍ刻みで小さくなるに従って、区分Ｅの割合が増えている。
【００８１】
このような区分Ｅの割合の変化は、シリコンスポンジ１０に接触する棒材５３の側面の３次元的鋭利性の順番に符合しており、妥当な結果と言える。
【００８２】
こうして、分布型圧力センサ２０により得られた棒材５３とシリコンスポンジ１０との間の圧力分布の情報を基にして、棒材５３の断面形状の判別が可能になることが裏付けられた。
【００８３】
（２）計測対象物の粘弾性測定例
次に、本実施の形態の圧力センサ計測システム１００による計測対象物の粘弾性を測定した事例を説明する。
【００８４】
図７は、油圧式緩衝器（粘弾性体）の粘弾性を圧力センサにより測定するための計測実験装置の概略を示した図であり、図中の圧力センサの構成は、図１に示したものと同じである。
【００８５】
図８は、粘弾性体としての油圧式緩衝器により圧力センサのシリコンスポンジを加圧した後に圧力センサにより得られる総圧力の時間変化を、剛体のそれと比較して示した図である。
【００８６】
計測実験装置６０については、図５に示した計測実験装置５０の構成と同様に、Ｌ型の測定台６１の平板部６１Ｓに圧力センサ２０を水平に載せ、この平板部６１Ｓから垂直方向に延びる支持部６１ｔに押し付け部材６２が垂直方向に移動可能なように支持されている。
【００８７】
そして、この押し付け部材６２に粘弾性体としての油圧式緩衝器６３が取り付けられ、これにより押し付け部材６２と共に動く油圧式緩衝器６３のピストンロッドをシリコンスポンジ１０に対し押圧することが可能になる。
【００８８】
油圧式緩衝器６３としては、粘性の高いもの（不二ラテックス（株）製、型番ＦＫ−０６０４）を用いる。また、比較実験用の部材として、油圧式緩衝器６３のピストンロッドとほぼ同じ形状のアクリル直方体（剛体）を用いる。
【００８９】
図７に示すように、押し付け部材６２を押すことによって、油圧式緩衝器６３のピストンロッドの先端が、シリコンスポンジ１０に対し８Ｎまで加圧されつつシリコンスポンジ１０のシリコンスポンジ１０の断面を変形させながらその表面から内側に進行（陥没）する。
【００９０】
そして、８Ｎの押圧力に到達した油圧式緩衝器６３のピストンロッドの進行位置で押し付け部材６２による更なる加圧を止めて、油圧式緩衝器６３のピストンロッドをその位置に固定する。
【００９１】
その後、油圧式緩衝器６３のピストンロッドをシリコンスポンジ１０に押し当てて、そのときに発生する圧力分布（１フィールドの圧力分布）を約６０Ｈｚ（時間：約１５ｍｓｅｃ）の計測サイクルで計測する実験を行い、圧力センサ２０の圧力分布測定用の各計測点で得られた圧力値の総和（総圧力）の時間変化を測定した。
【００９２】
なお比較のため、アクリル直方体を使って油圧式緩衝器６３と同じ計測実験を行った。
【００９３】
両者の加圧後の総圧力の時間変化の様子については、図８から理解されるとおり、アクリル直方体（剛体）を使用した総圧力は、時間の経過に依存せず一定であるのに対し、油圧式緩衝器６３を使用した総圧力は、時間の経過につれて減少している。そして、油圧式緩衝器６３における総圧力の減少時間推移が、静的粘弾性の応力緩和を評価する際に計測される時間推移と同様の特性を示している。
【００９４】
なお、現状の６０Ｈｚ程度の計測サイクルのタイムスケールでは、シリコンスポンジ１０の粘性の影響は無視できる程小さいと考えられるため、アクリル直方体における総圧力がほぼ一定で推移するものと推察される。
【００９５】
こうして、分布型圧力センサ２０により得られた、油圧式緩衝器６３およびアクリル直方体とシリコンスポンジ１０との間の圧力分布の情報を基にして、アクリル直方体（剛体）の粘弾性および油圧式緩衝器６３（粘弾性体）の粘弾性の判別が可能になることが裏付けられた。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明に係る計測システムによれば、既存の分布型圧力センサにより得られた計測対象物と押圧部との圧力分布の情報を基に、計測対象物の特性を測定可能になり、例えば、ロボットの触覚センサ計測システムとしての用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る圧力センサ計測システムの構成を示したブロック図である。
【図２】分布型圧力サンサよる計測対象物の特性の測定手法を説明した図である。
【図３】触覚センサを装着したロボットハンド制御システムの概容を示すブロック図である。
【図４】ロボットハンドに触覚センサを装着して、触覚センサにより得られる圧力分布の情報に基づきロボットハンドの把持形態および把持力を可変する事例を説明する図である。
【図５】棒材の形状を圧力センサにより測定するための計測実験装置の概略を示した図である。
【図６】各種の断面形状を有する棒材について圧力センサにより得られた圧力値を統計処理したヒストグラムを示した図である。
【図７】油圧式緩衝器（粘弾性体）の粘弾性を圧力センサにより測定するための計測実験装置の概略を示した図である。
【図８】粘弾性体としての油圧式緩衝器により圧力センサのシリコンスポンジを加圧した後に圧力センサにより得られる総圧力の時間変化を、剛体のそれと比較して示した図である。
【符号の説明】
【００９８】
１０              シリコンスポンジ
１１              第１の電極シート
１２              感圧導電性ゴム
１３              第２の電極シート
１４              行電極ドライバ
１５              列電極ドライバ
１６              圧力（触覚）センサ計測制御装置
１７              計測システム制御装置
１８              行ストライプ電極
１９              列ストライプ電極
２０              圧力（触覚）センサ
２１              圧力検出部
２２              制御回路
３０              計測対象物
３１              指ハンド
３２              ロボットハンドの基部
３３              指ハンド関節部
３５              ロボットハンド
４０              ロボットハンド制御装置
５０、６０        計測実験装置
５１、６１        Ｌ型の測定台
５１Ｓ、６１Ｓ    平板部
５１ｔ、６１ｔ    支持部
５２、６２        押し付け部材
５３              棒材
６３              油圧式緩衝器
１００            圧力センサ計測システム
１１０            ロボットハンド制御システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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